JP5692293B2 - Laser welding method and laser welding apparatus for metal plate - Google Patents

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Description

本発明は、金属板のレーザ溶接方法およびその装置に関し、詳しくは溶接時に発生するスパッタが被溶接材に付着することによる溶接品質の低下を抑制する金属板のレーザ溶接方法およびその装置に関する。   The present invention relates to a laser welding method and apparatus for a metal plate, and more particularly to a laser welding method and apparatus for a metal plate that suppresses deterioration in welding quality due to spatter generated during welding adhering to a workpiece.

レーザ溶接は、高密度エネルギ光線であるレーザビームを光学部品により集光して被溶接材に照射し、被溶接材を溶融させる溶接法である。レーザ溶接によれば、アーク溶接などの他の溶接法と比べ、高速溶接が可能であり、かつ、その熱影響範囲が小さいという特徴を有する。   Laser welding is a welding method in which a laser beam, which is a high-density energy beam, is condensed by an optical component and applied to a material to be welded to melt the material to be welded. According to laser welding, compared to other welding methods such as arc welding, high-speed welding is possible, and the heat affected range is small.

レーザ溶接は、このような特徴を活かし、例えば、自動車の組み立て溶接やテーラードブランク溶接などの部材溶接への適用例が見られる。そのほか、金属板を連続処理する例えば酸洗ラインや冷間圧延ラインなどの連続ラインにおいて、途切れることなく金属板を連続ラインへ供給するために、先行する金属板の後端面と、後行する金属板の先端面とを突き合わせ溶接する、いわゆるコイル継ぎ溶接工程に適用される例も見られる。   Laser welding makes use of such characteristics, and examples of application to member welding such as assembly welding of automobiles and tailored blank welding can be seen. In addition, in a continuous line such as a pickling line or a cold rolling line that continuously treats a metal plate, in order to supply the metal plate to the continuous line without interruption, the rear end surface of the preceding metal plate and the following metal An example applied to a so-called coil joint welding process in which a front end surface of a plate is butt-welded is also seen.

コイル継ぎ溶接工程のように端面同士を突き合わせて溶接する装置では、先行する被溶接材の端面と後行する被溶接材の端面とを精度良く溶接するため、前処理として溶接装置に取り付けた切断装置で先行する被溶接材の端と後行する被溶接材の端を切断する。このとき、突き合わせ部を形成する端部は平らな表面ではなく微小な形状のばらつきを生じ得るとともに、切断端面にはかえりが発生する場合がある。このように端部の形状がばらついたり、かえりが発生したりした状態でレーザ溶接を行うと端面の突き合わせギャップの変化により段差溶接または穴あき溶接等の形状不良が生じるという問題がある。   In an apparatus that welds the end faces to each other as in the coil joint welding process, in order to weld the end face of the preceding workpiece to be welded and the end face of the following workpiece to be welded with high precision, the cutting attached to the welding apparatus as pretreatment The leading end of the workpiece to be welded and the trailing end of the workpiece to be welded are cut by the apparatus. At this time, the end portion that forms the abutting portion may not have a flat surface but may have a minute variation in shape, and burr may occur on the cut end surface. Thus, when laser welding is performed in a state where the shape of the end portion varies or burr is generated, there is a problem that a shape defect such as step welding or hole welding occurs due to a change in the butt gap of the end surface.

そこで、切断装置と溶接機との間に上下一対の整形ロールを設け、切断した後の突き合わせ部を整形ロールで押圧することにより、切断によって生じるかえりや切断形状のばらつき等の突き合わせ部における形状不良を矯正することができる。さらには、切断精度の限界から生じる突き合わせ時の隙間を小さくし、溶接工程において均一で安定した溶接部が得られることが知られている。なお、このロールを前方整形ロールと呼ぶ。   Therefore, by providing a pair of upper and lower shaping rolls between the cutting device and the welding machine and pressing the abutting portion after cutting with the shaping roll, the shape defect in the abutting portion such as burr produced by cutting or variation in cutting shape etc. Can be corrected. Furthermore, it is known that the gap at the time of butting resulting from the limit of cutting accuracy can be reduced, and a uniform and stable weld can be obtained in the welding process. This roll is called a front shaping roll.

一方、先行被溶接材の板厚と後行被溶接材の板厚とが異なる場合、溶接部において母材との間に段差が生じる。また、溶接工程により溶接部にビード盛り上がり等の表面凹凸変形が生じる。このような段差や表面凹凸変形が生じた状態で、被溶接材が後工程である連続ラインに供給されて繰り返し曲げを受ける場合、溶接部に曲げ応力が作用し、この溶接部で破断するという問題がある。   On the other hand, when the plate thickness of the preceding welded material is different from the plate thickness of the subsequent welded material, a step is generated between the welded portion and the base material. In addition, surface unevenness deformation such as bead bulging occurs in the welded portion by the welding process. When the material to be welded is supplied to a continuous line, which is a subsequent process, and undergoes repeated bending in a state where such a step or surface unevenness has occurred, bending stress acts on the welded portion, and the welded portion breaks. There's a problem.

そこで、溶接機の下流側に上下一対の整形ロールを設け、この整形ロールで溶接部を押圧することで、段差や表面凹凸変形を矯正する方法が知られている。この整形ロールを後方整形ロールと呼ぶ。   Therefore, a method is known in which a pair of upper and lower shaping rolls are provided on the downstream side of the welding machine, and the welded portion is pressed with the shaping rolls to correct the step and the surface unevenness deformation. This shaping roll is called a rear shaping roll.

ところで、レーザ溶接においては、高密度エネルギを照射するが故に急激な金属の溶融を伴い、形成された溶融池から溶融金属が飛散することがある。これは、被溶接材の品質を確保する上で問題となることがある。この飛散する溶融金属をスパッタという。   By the way, in laser welding, since high-density energy is irradiated, the molten metal may be scattered from the molten pool formed with rapid melting of the metal. This may be a problem in securing the quality of the material to be welded. This scattered molten metal is called spatter.

上記したように、コイル継ぎ溶接で被溶接材に付着したスパッタは、例えば、次の圧延工程で圧延ロールにより圧延されるが、スパッタにより圧延ロールに凹み疵が生じ、以後の圧延において、金属板表面に圧延ロールから凹み疵が転写され、製品の外観品質を損なう。また、金属板表面に付着したスパッタが金属板内部に押し込まれ、以後の圧延工程における板破断の要因となる。このように、被溶接材に付着したスパッタは、被溶接材の品質を低下させるため研削等の必要が生じ、生産効率の阻害要因となる。   As described above, spatter adhered to the material to be welded by coil joint welding, for example, is rolled by a rolling roll in the next rolling process. The dents are transferred from the rolling roll to the surface, and the appearance quality of the product is impaired. Moreover, the sputter | spatter adhering to the metal plate surface is pushed into the inside of a metal plate, and becomes a factor of the plate fracture | rupture in subsequent rolling processes. As described above, the spatter adhering to the material to be welded reduces the quality of the material to be welded, so that it is necessary to perform grinding or the like, which becomes an obstacle to production efficiency.

このような、溶接時に発生するスパッタの付着に対する対策として特許文献1乃至5が開示されている。特許文献1にはスパッタ遮蔽板と高速気流によるスパッタの付着防止方法が開示されている。これによれば遮蔽板によりスパッタを遮蔽し、遮蔽板中の通光孔を通過するスパッタは高速気流により吹き飛ばすことができる。特許文献2には、レーザ加工ヘッドの先端を二重管状のノズルとし、外側のノズルで遮蔽カーテンを形成することが開示されている。特許文献3には、センターコーンから供給されるガス圧に対して0.6倍乃至1.2倍のガス圧力のガスをサイドに設けたノズルから鋭角上方より噴射してスパッタを飛散させる方法が開示されている。これによれば、溶融池から飛散したスパッタに対し、離脱直後にサイドガス流により方向性を与え、レーザヘッド内に侵入するスパッタ量を低減させることができる。特許文献4には、保護ガラスによる保護に加え、加工ヘッド内に超音波ガスを流すこと、および加工ノズル先端を漏斗形状とすることで、ノズル先端部の孔からスパッタを吸い込む能力を向上させ、加工ノズル内部で飛散するスパッタを効率良く吹き飛ばすことが開示されている。特許文献5には管の円周溶接を対象としてレーザ加工ノズルと被溶接材との間に横方向から流体を噴射する技術が開示されている。   Patent Documents 1 to 5 are disclosed as countermeasures against such spatter adhesion generated during welding. Japanese Patent Application Laid-Open No. H10-228561 discloses a spatter adhesion prevention method using a sputter shielding plate and a high-speed airflow. According to this, the spatter is shielded by the shielding plate, and the spatter passing through the light transmission hole in the shielding plate can be blown off by the high-speed air flow. Patent Document 2 discloses that the tip of a laser processing head is a double tubular nozzle and a shielding curtain is formed by an outer nozzle. In Patent Document 3, there is a method in which a gas having a gas pressure of 0.6 to 1.2 times the gas pressure supplied from the center cone is sprayed from a nozzle provided on the side from above an acute angle to scatter the spatter. It is disclosed. According to this, for the spatter scattered from the molten pool, directivity can be given by the side gas flow immediately after detachment, and the amount of spatter entering the laser head can be reduced. In Patent Document 4, in addition to protection by protective glass, by flowing ultrasonic gas into the processing head, and by forming the tip of the processing nozzle into a funnel shape, the ability to suck spatter from the hole at the nozzle tip is improved. It is disclosed that the spatter scattered inside the processing nozzle is efficiently blown off. Patent Document 5 discloses a technique for injecting a fluid from a lateral direction between a laser processing nozzle and a material to be welded for circumferential welding of a pipe.

特開平6−170577号公報Japanese Patent Laid-Open No. 6-170577 特開平11−123578号公報JP-A-11-123578 特開平10−328876号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-328876 特開平9−164495号公報JP-A-9-164495 特開2003−334686号公報JP 2003-334686 A

しかしながら、レーザ溶接機の前後に整形ロールを備えた溶接装置による溶接方法では、特許文献1乃至5に記載された方法でも、スパッタの付着による表面品質の低下防止は不十分で、問題となることが判った。   However, in the welding method using a welding device provided with shaping rolls before and after the laser welding machine, even the methods described in Patent Documents 1 to 5 are insufficient in preventing the deterioration of the surface quality due to the adhesion of spatter, which is problematic. I understood.

そこで、本発明は、金属板のレーザ溶接方法およびレーザ溶接装置に関し、詳しくは、レーザ溶接機本体の前方や後方に整形ロールを備えた溶接装置によるレーザ溶接において、溶接時に発生するスパッタによる被溶接材の外観品質の低下を防止することができる金属板のレーザ溶接方法およびレーザ溶接装置を提供することを課題とする。   Therefore, the present invention relates to a laser welding method and a laser welding apparatus for a metal plate, and more specifically, in laser welding by a welding apparatus having shaping rolls in front and rear of a laser welding machine main body, welding by sputtering generated during welding. It is an object of the present invention to provide a laser welding method and a laser welding apparatus for a metal plate that can prevent deterioration in the appearance quality of a material.

発明者らは、鋭意検討の結果、以下の知見を得て発明を完成させた。
(1)外観品質を損なう凹み傷の原因の1つは、溶融池から飛散したスパッタが前方整形ロールと被溶接材との間や後方整形ロールと被溶接材との間に巻き込まれることにある。すなわち、スパッタが前方整形ロールと被溶接材との間や後方整形ロールと被溶接材との間に巻き込まれると、被溶接材の特に溶接部やその周辺部にスパッタの押し込みによる凹み傷が生じ、外観品質を損なう。また、スパッタの巻き込みにより整形ロール表面に凹み傷が生じると、被溶接材に転写され、製品の外観品質を損なう。さらに、被溶接材の凹み傷は外観品質を損なうだけでなく、溶接部の強度低下を招き、次の工程で溶接部破断の要因となる。
As a result of intensive studies, the inventors obtained the following knowledge and completed the invention.
(1) One of the causes of dents that impair the appearance quality is that spatter scattered from the molten pool is caught between the front shaping roll and the workpiece and between the rear shaping roll and the workpiece. . In other words, when spatter is caught between the front shaping roll and the workpiece, or between the rear shaping roll and the workpiece, dents caused by the spattering of the welded material, particularly at the welded portion and its surroundings, are generated. , Impair the appearance quality. Moreover, when a dent flaw is generated on the surface of the shaping roll due to the sputtering, it is transferred to the material to be welded and the appearance quality of the product is impaired. Furthermore, the dents in the material to be welded not only impair the quality of the appearance, but also cause a decrease in the strength of the welded part, causing the welded part to break in the next step.

(2)前方整形ロールや後方整形ロールと被溶接材との間に巻き込まれるスパッタ、すなわち整形ロールに押圧される直前のスパッタは、溶接材に固着していないスパッタ(非固着スパッタ)と固着しているスパッタ(固着スパッタ)に分類される。   (2) Spatter wound between the front shaping roll or the rear shaping roll and the material to be welded, that is, the sputter immediately before being pressed by the shaping roll is fixed to the spatter that is not fixed to the welding material (non-fixed spatter). It is classified into spatter (fixed spatter).

(3)溶融池から飛散するスパッタに対して、横方向から気体を吹き付けることにより、スパッタは気体の噴射方向に吹き飛ばされる。これにより、スパッタが被溶接材の表面に付着するまでの飛散時間が長くなり、スパッタの表面が十分に冷却され、また、溶融池からより離れた、鋼板温度が低い部分に飛散するため、金属板表面への固着が抑制される。すなわち固着スパッタの数が大幅に減少するため、固着スパッタの整形ロールへの巻き込みが抑制される。   (3) The sputtering is blown off in the gas injection direction by blowing gas from the lateral direction against the sputtering scattered from the molten pool. As a result, the scattering time until the spatter adheres to the surface of the material to be welded is prolonged, the surface of the spatter is sufficiently cooled, and the spatter is scattered farther away from the molten pool, where the steel plate temperature is lower. Sticking to the plate surface is suppressed. That is, since the number of fixed spatters is greatly reduced, the entanglement of fixed spatters on the shaping roll is suppressed.

(4)整形ロールに巻き込まれる直前のスパッタに向けて、気体を吹き付けることにより、被溶接材表面上の非固着スパッタは容易に吹き飛ばされ、非固着スパッタの整形ロールへの巻き込みを防止できる。   (4) By blowing gas toward the sputter immediately before being wound on the shaping roll, the non-fixed spatter on the surface of the material to be welded is easily blown off, and the non-fixed spatter can be prevented from being caught on the shaping roll.

(5)前方整形ロールとレーザ溶接機本体との間に溶接する前の被溶接材の突き合わせ部を加熱する誘導加熱コイルなどの加熱手段を設ける場合や、レーザ溶接機本体と後方整形ロールとの間に、溶接部を加熱する誘導加熱コイルなどの加熱手段を設ける場合も、同様に適用できる。   (5) When providing a heating means such as an induction heating coil for heating the butted portion of the material to be welded before welding between the front shaping roll and the laser welding machine main body, or between the laser welding machine main body and the rear shaping roll The same applies to a case where a heating means such as an induction heating coil for heating the welded portion is provided therebetween.

以下、本発明について説明する。   The present invention will be described below.

請求項1に記載の発明は、複数の金属板の端部同士を突き合わせ、突き合わせた金属板の突き合わせ部分にレーザビームを照射して突き合わせ部分を溶接して溶接部を有する溶接金属板を得る金属板のレーザ溶接方法であって、溶接前の突き合わせ部分を板厚の上下方向から押圧することにより突き合わせ部分の金属板表裏面を整形する前方整形ロールに噛み込む直前の金属板の表面に気体を噴射し、および/または溶接後の溶接部を板厚の上下方向から押圧することによって溶接部を整形する後方整形ロールに噛み込む直前の金属板の表面に向けて気体を噴射して、金属板上のスパッタを吹き飛ばしながらレーザビームを照射して溶接し、さらに、レーザビームの照射により形成される金属板の溶融池から飛散するスパッタに向けて、溶接部気体噴射ノズルから溶融池の直上を横切って気体を噴射するものであり、溶接部気体噴射ノズルは、当該溶接部気体噴射ノズルの噴射口の下端に沿う延長線と、溶融池との垂直距離が3mm以下となるように配置されていることを特徴とする金属板のレーザ溶接方法である。   The invention according to claim 1 is a metal for obtaining a weld metal plate having a welded portion by abutting the ends of a plurality of metal plates, irradiating the abutted portions of the abutted metal plates with a laser beam and welding the abutted portions. A laser welding method for a plate, in which gas is applied to the surface of a metal plate immediately before being bitten by a front shaping roll that shapes the metal plate front and back surfaces of the butt portion by pressing the butt portion before welding from the vertical direction of the plate thickness. Injecting and / or injecting gas toward the surface of the metal plate immediately before being bitten by the rear shaping roll that shapes the welded portion by pressing the welded portion after welding from the vertical direction of the plate thickness, Welding is performed by irradiating a laser beam while blowing off the upper spatter, and then welding toward the spatter scattered from the molten pool of the metal plate formed by the laser beam irradiation. A gas is injected from the gas injection nozzle directly above the molten pool, and the welded part gas injection nozzle has a vertical distance between the extension line along the lower end of the injection port of the welded part gas injection nozzle and the molten pool. It is the laser welding method of the metal plate characterized by arrange | positioning so that it may become 3 mm or less.

請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の金属板のレーザ溶接方法において、溶接部気体噴射ノズルは、当該溶接部気体噴射ノズルの基部に2つの並列する気体の噴射口を有するものである。   According to a second aspect of the present invention, in the laser welding method for a metal plate according to the first aspect, the weld gas injection nozzle has two parallel gas injection nozzles at the base of the weld gas injection nozzle. It is.

請求項3に記載の発明は、複数の金属板の端部同士を突き合わせ、突き合わせた金属板の突き合わせ部分にレーザビームを照射して突き合わせ部分を溶接して溶接部を有する溶接金属板を得る金属板のレーザ溶接方法であって、溶接前の突き合わせ部分を板厚の上下方向から押圧することにより突き合わせ部分の金属板表裏面を整形する前方整形ロールに噛み込む直前の金属板の表面に気体を噴射し、および/または溶接後の溶接部を板厚の上下方向から押圧することによって溶接部を整形する後方整形ロールに噛み込む直前の金属板の表面に向けて気体を噴射して、金属板上のスパッタを吹き飛ばしながらレーザビームを照射して溶接し、さらに、レーザビームの照射により形成される金属板の溶融池から飛散するスパッタに向けて、溶接部気体噴射ノズルから溶融池の直上を横切って気体を噴射するものであり、溶接部気体噴射ノズルは、当該溶接部気体噴射ノズルの基部に2つの並列する気体の噴射口を有するものであることを特徴とする金属板のレーザ溶接方法である。   The invention according to claim 3 is a metal for obtaining a welded metal plate having a welded portion by abutting the ends of a plurality of metal plates, irradiating the butted portions of the butted metal plates with a laser beam and welding the butted portions. A laser welding method for a plate, in which gas is applied to the surface of a metal plate immediately before being bitten by a front shaping roll that shapes the metal plate front and back surfaces of the butt portion by pressing the butt portion before welding from the vertical direction of the plate thickness. Injecting and / or injecting gas toward the surface of the metal plate immediately before being bitten by the rear shaping roll that shapes the welded portion by pressing the welded portion after welding from the vertical direction of the plate thickness, Welding is performed by irradiating a laser beam while blowing off the upper spatter, and then welding toward the spatter scattered from the molten pool of the metal plate formed by the laser beam irradiation. A gas is injected from the gas injection nozzle across the molten pool, and the weld gas injection nozzle has two parallel gas injection ports at the base of the weld gas injection nozzle. This is a feature of a laser welding method for a metal plate.

請求項4に記載の発明は、請求項2または請求項3に記載の金属板のレーザ溶接方法において、2つの並列する噴射口の内側の間隔は、溶融池の幅に対して0.5倍以上1倍以下であることを特徴とする。   According to a fourth aspect of the present invention, in the laser welding method for a metal plate according to the second or third aspect, the interval between the two parallel injection holes is 0.5 times the width of the molten pool. It is characterized by being no less than 1 time.

請求項5に記載の発明は、複数の金属板の端部同士を突き合わせ、突き合わせた金属板の突き合わせ部分にレーザビームを照射して突き合わせ部分を溶接して溶接部を有する溶接金属板を得る金属板のレーザ溶接装置であって、レーザビームを発振する発振機と、該発振機から放出されるレーザビームを伝送する光ファイバと、光ファイバが接続された光学系を有するレーザ溶接機本体と、を備え、突き合わせ部分を板厚の上下方向から押圧することにより突き合わせ部分の金属板表面を整形する前方整形ロール、および/または溶接部を板厚の上下方向から押圧することによって溶接部を整形する後方整形ロールを具備し、さらに、前方整形ロール、および後方整形ロールの少なくとも一方には、該前方整形ロール、または後方整形ロールに噛み込む直前の前記金属板の表面に向けて気体を噴射する整形ロール気体噴射手段を有し、さらに、レーザビームの照射により形成される金属板の溶融池から飛散するスパッタに向け前記溶融池の直上を横切って気体を噴射する溶接部気体噴射ノズルを有し、溶接部気体噴射ノズルは、当該溶接部気体噴射ノズルの噴射口の下端に沿う延長線と、溶融池との垂直距離が3mm以下であることを特徴とする金属板のレーザ溶接装置である。   The invention according to claim 5 is a metal which obtains a welded metal plate having a welded portion by abutting the end portions of a plurality of metal plates, irradiating the abutted portion of the abutted metal plates with a laser beam and welding the abutted portions. A laser welding apparatus for a plate, an oscillator that oscillates a laser beam, an optical fiber that transmits a laser beam emitted from the oscillator, and a laser welder body having an optical system to which the optical fiber is connected, A front shaping roll for shaping the metal plate surface of the butt portion by pressing the butt portion from the up and down direction of the plate thickness, and / or shaping the welded portion by pressing the weld portion from the up and down direction of the plate thickness. A rear shaping roll, and at least one of the front shaping roll and the rear shaping roll, the front shaping roll or the rear shaping roll There is a shaping roll gas injection means for injecting gas toward the surface of the metal plate just before biting, and further, the spatter of the molten pool toward the spatter scattered from the molten pool of the metal plate formed by laser beam irradiation. It has a welded part gas jet nozzle that jets gas across the top, and the welded part gas jet nozzle has a vertical distance of 3 mm or less between the extension line along the lower end of the jet port of the welded part gas jet nozzle and the molten pool It is a laser welding apparatus of the metal plate characterized by being.

請求項6に記載の発明は、請求項5に記載の金属板のレーザ溶接装置において、溶接部気体噴射ノズルは、当該溶接部気体噴射ノズルの基部に2つの並列する噴射口を有するものである。   According to a sixth aspect of the present invention, in the laser welding apparatus for a metal plate according to the fifth aspect, the welded part gas injection nozzle has two parallel injection holes at the base of the welded part gas injection nozzle. .

請求項7に記載の発明は、複数の金属板の端部同士を突き合わせ、突き合わせた金属板の突き合わせ部分にレーザビームを照射して突き合わせ部分を溶接して溶接部を有する溶接金属板を得る金属板のレーザ溶接装置であって、レーザビームを発振する発振機と、該発振機から放出されるレーザビームを伝送する光ファイバと、光ファイバが接続された光学系を有するレーザ溶接機本体と、を備え、突き合わせ部分を板厚の上下方向から押圧することにより突き合わせ部分の金属板表面を整形する前方整形ロール、および/または溶接部を板厚の上下方向から押圧することによって溶接部を整形する後方整形ロールを具備し、さらに、前方整形ロール、および後方整形ロールの少なくとも一方には、該前方整形ロール、または後方整形ロールに噛み込む直前の金属板の表面に向けて気体を噴射する整形ロール気体噴射手段を有し、さらに、レーザビームの照射により形成される金属板の溶融池から飛散するスパッタに向け溶融池の直上を横切って気体を噴射する溶接部気体噴射ノズルを有し、溶接部気体噴射ノズルは、当該溶接部気体噴射ノズルの基部に2つの並列する噴射口を有するものであることを特徴とする金属板のレーザ溶接装置である。   The invention according to claim 7 is a metal which obtains a welded metal plate having a welded portion by abutting end portions of a plurality of metal plates, irradiating the butted portions of the butted metal plates with a laser beam and welding the butted portions. A laser welding apparatus for a plate, an oscillator that oscillates a laser beam, an optical fiber that transmits a laser beam emitted from the oscillator, and a laser welder body having an optical system to which the optical fiber is connected, A front shaping roll for shaping the metal plate surface of the butt portion by pressing the butt portion from the up and down direction of the plate thickness, and / or shaping the welded portion by pressing the weld portion from the up and down direction of the plate thickness. A rear shaping roll, and at least one of the front shaping roll and the rear shaping roll, the front shaping roll or the rear shaping roll It has shaping roll gas injection means for injecting gas toward the surface of the metal plate immediately before biting, and further directly above the molten pool for sputtering spattering from the molten pool of the metal plate formed by laser beam irradiation. It has a welding part gas injection nozzle that injects gas across, and the welding part gas injection nozzle has two parallel injection ports at the base of the welding part gas injection nozzle. It is a laser welding apparatus.

請求項8に記載の発明は、請求項6または請求項7に記載の金属板のレーザ溶接装置において、2つの並列する噴射口の内側の間隔は、溶融池の幅に対して0.5倍以上1倍以下であることを特徴とする。   According to an eighth aspect of the present invention, in the laser welding apparatus for a metal plate according to the sixth or seventh aspect, the interval between the two parallel injection holes is 0.5 times the width of the molten pool. It is characterized by being no less than 1 time.

請求項9に記載の発明は、請求項5乃至請求項8のいずれかに記載の金属板のレーザ溶接装置において、整形ロール気体噴射手段は、前方整形ロール、および/または後方整形ロールのロール幅方向の両側のそれぞれに配置される。   According to a ninth aspect of the present invention, in the laser welding apparatus for a metal plate according to any one of the fifth to eighth aspects, the shaping roll gas injection means includes a roll width of the front shaping roll and / or the rear shaping roll. Arranged on each side of the direction.

本発明によれば、レーザ溶接の突き合わせ溶接において、溶接時に発生するスパッタによる被溶接材の外観品質の低下を防止することができる。すなわち、溶融池から飛散したスパッタが整形ロールに巻き込まれるのが抑制されるので、被溶接材の凹み疵の発生を防止できる。また、凹み疵の発生抑制に伴い、後工程における溶接部の破断が減少する。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the fall of the external appearance quality of the to-be-welded material by the sputter | spatter which generate | occur | produces at the time of butt welding of laser welding can be prevented. That is, since the spatter scattered from the molten pool is suppressed from being caught in the shaping roll, it is possible to prevent the occurrence of dents in the material to be welded. Further, along with the suppression of the occurrence of dents, the fracture of the welded portion in the subsequent process is reduced.

第一の形態にかかる溶接装置の各構成を模式的に示した図である。It is the figure which showed typically each structure of the welding apparatus concerning a 1st form. 前方気体噴射ノズルの配置を説明するための図である。It is a figure for demonstrating arrangement | positioning of a front gas injection nozzle. 図1の溶接装置の溶接手段の構成を模式的に示した図である。It is the figure which showed typically the structure of the welding means of the welding apparatus of FIG. 第二の形態にかかる溶接装置の各構成を模式的に示した図である。It is the figure which showed typically each structure of the welding apparatus concerning a 2nd form. 図4の溶接装置の溶接手段および溶接部気体噴射ノズルの構成を模式的に示した図である。It is the figure which showed typically the structure of the welding means and welding part gas-injection nozzle of the welding apparatus of FIG. 溶接部気体噴射ノズルの他の配置例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the other example of arrangement | positioning of the welding part gas injection nozzle. 溶接部気体噴射ノズルの他の例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the other example of the welding part gas injection nozzle.

本発明の上記した作用および利得は、次に説明する発明を実施するための形態から明らかにされる。以下本発明を図面に示す実施形態に基づき説明する。なお、以下の説明は、金属板として鋼板を例示するが、これに限定されるものでない。   The above-mentioned operation and gain of the present invention will be clarified from the following embodiments for carrying out the invention. Hereinafter, the present invention will be described based on embodiments shown in the drawings. In addition, although the following description illustrates a steel plate as a metal plate, it is not limited to this.

最初に、第一の形態に係るレーザ溶接装置10について説明する。図1は、レーザ溶接装置10の構成を模式的に示す説明図で、レーザ溶接装置10を製造ラインに配置した場面において該製造ラインの上流工程側からレーザ溶接装置10を見た図である。従って、図1に示した被溶接材である鋼板1(図では鋼板は突き合わされる2つのうち一方しか表れない。)は、紙面手前から紙面奥方向に製造ラインを移動する。鋼板の幅方向は紙面の左右方向であり、鋼板の突き合わせ部分は当該幅方向に沿って形成される。レーザ溶接装置10は、フレーム11、切断手段12、上下一対の前方整形ロール20、整形ロール気体噴射手段としての前方気体噴射ノズル21、レーザ溶接機本体であるレーザ溶接手段30、上下一対の後方整形ロール40、および整形ロール気体噴射手段としての後方気体噴射ノズル41を備えている。   Initially, the laser welding apparatus 10 which concerns on a 1st form is demonstrated. FIG. 1 is an explanatory view schematically showing the configuration of the laser welding apparatus 10 and is a view of the laser welding apparatus 10 viewed from the upstream process side of the production line in a scene where the laser welding apparatus 10 is arranged on the production line. Therefore, the steel plate 1 (the steel plate is only one of the two to be abutted in the drawing) that is the material to be welded shown in FIG. 1 moves on the production line from the front of the paper to the back of the paper. The width direction of the steel plate is the left-right direction of the paper surface, and the butted portion of the steel plate is formed along the width direction. The laser welding apparatus 10 includes a frame 11, a cutting means 12, a pair of upper and lower front shaping rolls 20, a front gas injection nozzle 21 as a shaping roll gas injection means, a laser welding means 30 as a laser welding machine body, and a pair of upper and lower rear shaping. A roll 40 and a rear gas injection nozzle 41 as a shaping roll gas injection means are provided.

以下、図1を参照しつつ各構成について説明する。これら各構成要素において、切断手段12、前方整形ロール20、前方気体噴射ノズル21、レーザ溶接手段30、後方整形ロール40および後方気体噴射ノズル41の各々は、フレーム11に固定され、一体に形成されている。   Hereinafter, each configuration will be described with reference to FIG. In each of these components, each of the cutting means 12, the front shaping roll 20, the front gas injection nozzle 21, the laser welding means 30, the rear shaping roll 40 and the rear gas injection nozzle 41 is fixed to the frame 11 and formed integrally. ing.

フレーム11は、図1に示した視点において上部部材11a、下部部材11b、立設部材11c、および開口部11dを有する略コ字形状とされており、その内側に各構成要素を包含することができるように形成されている。従って、各構成要素を精度よく保持するための所定の剛性、および強度を備えている。またフレーム11は、鋼板1が移動する方向に略直交する水平方向(図中の矢印Y)に移動可能とされている。これによりフレーム11に取り付けられた各構成要素を鋼板1の表裏面の真下、真上に移動し、適切に作用させることができる。フレーム11の移動とこれに伴う構成要素の各動作は後で詳しく説明する。移動の速度は、後述する溶接を適切におこなうことができれば特に限定されるものではないが、通常、1.0m/分以上15m/分以下程度とされる。   The frame 11 is substantially U-shaped having an upper member 11a, a lower member 11b, a standing member 11c, and an opening 11d from the viewpoint shown in FIG. 1, and includes each component on the inside thereof. It is formed to be able to. Therefore, it has predetermined rigidity and strength for holding each component with high accuracy. The frame 11 is movable in a horizontal direction (arrow Y in the figure) substantially orthogonal to the direction in which the steel plate 1 moves. Thereby, each component attached to the frame 11 can be moved just below and directly above the front and back surfaces of the steel plate 1 to act appropriately. The movement of the frame 11 and each operation of the components accompanying this will be described in detail later. The speed of movement is not particularly limited as long as the welding described later can be appropriately performed, but is usually about 1.0 m / min to 15 m / min.

また、レーザ溶接装置10の上記各構成である切断手段12、前方整形ロール20、前方気体噴射ノズル21、レーザ溶接手段30、後方整形ロール40、および後方気体噴射ノズル41は、フレーム11の移動の軌道に平行に、該軌道に沿って並べられている。本形態ではフレーム11はコ字形状を有しているが、鋼板1の移動や、各構成要素の適切な動作が確保されるものであればこれに限定されるものではない。   Further, the cutting means 12, the front shaping roll 20, the front gas injection nozzle 21, the laser welding means 30, the rear shaping roll 40, and the rear gas injection nozzle 41, which are the above-described components of the laser welding apparatus 10, move the frame 11. They are arranged along the track parallel to the track. In this embodiment, the frame 11 has a U-shape, but is not limited to this as long as the movement of the steel plate 1 and proper operation of each component are ensured.

切断手段12は、フレーム11の内側における立設部材11c近傍に配置され、接合される2つの鋼板の端部を切り揃えるための手段である。通常、鋼板の長手方向端部は圧延加工において自由端であることから、2つの該鋼板の端部同士を突き合わせて溶接するためには突き合わせの際に大きな隙間が発生しないように精度よく切断する必要があるので、切断手段12はそのためのものである。従って、切断手段12の種類は特に限定されるものではなく、鋼板の製造に用いられる通常の切断手段を適用することができる。   The cutting means 12 is a means for cutting and aligning the ends of two steel plates that are arranged in the frame 11 and in the vicinity of the standing member 11c. Normally, the longitudinal ends of the steel plates are free ends in the rolling process, so that the ends of the two steel plates are butted against each other and welded with high precision so that no large gaps are generated during the butting. Since there is a need, the cutting means 12 is therefor. Therefore, the type of the cutting means 12 is not particularly limited, and a normal cutting means used for manufacturing a steel plate can be applied.

前方整形ロール20および後方整形ロール40の基本構造は同じであり、図1に示すように、前方整形ロール20は上部前方整形ロール20aと下部前方整形ロール20bとを備え、後方整形ロール40は上部後方整形ロール40aと下部後方整形ロール40bとを備えている。さらに上部前方整形ロール20a、上部後方整形ロール40aは、これを上下方向に駆動するシリンダ(図示せず)を具備している。上部前方整形ロール20aと下部前方整形ロール20bとは上下に配置され、同様に上部後方整形ロール40aと下部後方整形ロール40bとが上下に配置されている。また、上部前方整形ロール20aと上部後方整形ロール40aとはY方向に向かって直線上に配置されており、同様に下部前方整形ロール20bと下部後方整形ロール40bもY方向に向かって直線上に配置されている。そして、シリンダにより上部前方整形ロール20aと下部前方整形ロール20bとの上下間隔を調整することができ、同様に、上部後方整形ロール40aと下部後方整形ロール40bとの上下間隔を調整することが可能である。また、前方整形ロール20(20a、20b)および後方整形ロール40(40a、40b)は各々支持軸(図示せず)を中心に回転する構造を有する。   The basic structures of the front shaping roll 20 and the rear shaping roll 40 are the same. As shown in FIG. 1, the front shaping roll 20 includes an upper front shaping roll 20a and a lower front shaping roll 20b, and the rear shaping roll 40 is an upper part. A rear shaping roll 40a and a lower rear shaping roll 40b are provided. Furthermore, the upper front shaping roll 20a and the upper rear shaping roll 40a are provided with a cylinder (not shown) that drives them in the vertical direction. The upper front shaping roll 20a and the lower front shaping roll 20b are arranged up and down, and similarly, the upper rear shaping roll 40a and the lower rear shaping roll 40b are arranged up and down. The upper front shaping roll 20a and the upper rear shaping roll 40a are arranged on a straight line in the Y direction. Similarly, the lower front shaping roll 20b and the lower rear shaping roll 40b are also arranged in a straight line in the Y direction. Has been placed. The vertical distance between the upper front shaping roll 20a and the lower front shaping roll 20b can be adjusted by the cylinder, and similarly, the vertical distance between the upper rear shaping roll 40a and the lower rear shaping roll 40b can be adjusted. It is. The front shaping roll 20 (20a, 20b) and the rear shaping roll 40 (40a, 40b) each have a structure that rotates around a support shaft (not shown).

前方気体噴射ノズル21と後方気体噴射ノズル41は、整形ロール気体噴射手段として機能し、その基本構造は同じである。前方気体噴射ノズル21は、上部前方整形ロール20aに噛みこまれる直前の被溶接材の表面に気体を所定の方向に吹き付ける噴射口を有するノズルである。一方、後方気体噴射ノズル41は、上部後方整形ロール40aに噛みこまれる直前の被溶接材の表面に気体を所定の方向に吹き付ける噴射口を有するノズルである。ここで所定の方向は、当該吹き付けによりスパッタを鋼板上から除外するように気流を形成して気体を吹き付ける方向である。当該気流により上部前方整形ロール20a、および上部後方整形ロール40aの軌道上からスパッタを除去できればよい。ただし、スパッタを鋼板上から完全に除外することが最も好ましい。ノズルの種類は特に限定されるものではなく、あらゆる形態のノズルを適用することが可能である。これには例えば矩形の噴射口を有するフラットノズルや円管による丸管ノズル等を挙げることができる。   The front gas injection nozzle 21 and the rear gas injection nozzle 41 function as shaping roll gas injection means, and the basic structure is the same. The front gas injection nozzle 21 is a nozzle having an injection port that blows gas in a predetermined direction on the surface of the material to be welded immediately before being bitten by the upper front shaping roll 20a. On the other hand, the rear gas injection nozzle 41 is a nozzle having an injection port that blows gas in a predetermined direction on the surface of the material to be welded immediately before being bitten by the upper rear shaping roll 40a. Here, the predetermined direction is a direction in which gas is blown by forming an air flow so as to exclude spatter from the steel plate by the blowing. It suffices if the spatter can be removed from the tracks of the upper front shaping roll 20a and the upper rear shaping roll 40a by the air flow. However, it is most preferable to completely exclude spatter from the steel sheet. The kind of nozzle is not particularly limited, and any form of nozzle can be applied. Examples thereof include a flat nozzle having a rectangular injection port and a round tube nozzle made of a circular tube.

図2は、前方気体噴射ノズル21の取付けについて説明する模式図であり、破線Aはノズルの軸線で気体噴射方向を示し、点線Bで挟まれた範囲は噴流が流れる領域を示す。図2(a)は、側面側から見た図、図2(b)は正面側から見た図、および図2(c)は、上方から見た図である。なお、後方気体噴射ノズル41についても同様であり、ここでは説明を省略する。また、図2は、下部前方整形ロール20bは省略している。   FIG. 2 is a schematic diagram for explaining the attachment of the front gas injection nozzle 21. The broken line A indicates the gas injection direction with the axis of the nozzle, and the range between the dotted lines B indicates the region where the jet flows. 2A is a view seen from the side, FIG. 2B is a view seen from the front, and FIG. 2C is a view seen from above. The same applies to the rear gas injection nozzle 41, and the description thereof is omitted here. In FIG. 2, the lower front shaping roll 20b is omitted.

図2からわかるように、前方気体噴射ノズル21、21は、2つ設けられており、各前方気体噴射ノズル21、21の軸線(A、A)がD点近傍を通るように、上部前方整形ロール20aの左右両側のそれぞれに傾斜角θ2で設置されている。ここで、D点は、被溶接材表面に垂直で上部前方整形ロール20aの外周に接する線(一点鎖線Cで表した。)と被溶接材との交点を意味する。また、それぞれの前方気体噴射ノズル21、21は、被溶接材の進行方向に対して傾斜角θ1で傾斜して設けられる。傾斜角θ2は45°以上90°未満とするのが望ましく、傾斜角θ1は30°以上60°以下とするのが望ましい。   As can be seen from FIG. 2, two front gas injection nozzles 21, 21 are provided, and the upper front shaping is performed so that the axis (A, A) of each front gas injection nozzle 21, 21 passes through the vicinity of point D. The roll 20a is installed at both the left and right sides at an inclination angle θ2. Here, the point D means an intersection of a line to be welded with a line perpendicular to the surface of the material to be welded and in contact with the outer periphery of the upper front shaping roll 20a (represented by an alternate long and short dash line C). Moreover, each front gas injection nozzle 21 and 21 is inclined and provided by inclination-angle (theta) 1 with respect to the advancing direction of a to-be-welded material. The inclination angle θ2 is preferably 45 ° or more and less than 90 °, and the inclination angle θ1 is preferably 30 ° or more and 60 ° or less.

ここでは、上部前方整形ロール20a、および上部後方整形ロール40aについてのみ説明したが、鋼板の下面(裏面)におけるスパッタ除去の観点から、下部前方整形ロール20bや下部後方整形ロール40bの両側にも気体噴射ノズルを設けることが望ましい。これにより、鋼板を噛み込む直前の鋼板の下面(裏面)に向けて気体を噴射することができる。   Here, only the upper front shaping roll 20a and the upper rear shaping roll 40a have been described, but gas is also present on both sides of the lower front shaping roll 20b and the lower rear shaping roll 40b from the viewpoint of removing spatter on the lower surface (back surface) of the steel plate. It is desirable to provide an injection nozzle. Thereby, gas can be injected toward the lower surface (back surface) of the steel plate immediately before biting the steel plate.

レーザ溶接手段30は、レーザ発振機31、光ファイバ32および光学系34を備える。図3に模式図を示した。レーザ発振機31は、溶接熱源となるレーザを発振する装置である。溶接装置30でレーザ溶接に用いるレーザの種類は、光ファイバ32で伝送可能であれば特に限定されず、そのようなレーザを発振することができればよい。これには例えば、YAGレーザ、ディスクレーザ、ファイバレーザなどの発振機を挙げることができる。これらは半導体レーザなどの励起エネルギ源により励起されてレーザ光を放出する。このように光ファイバで伝送することができるとともに、高出力を得ることが可能なレーザの使用により効率よく溶接をすることができる。レーザ出力は特に限定されるものではないが、高出力であるほど効果が顕著となる。   The laser welding means 30 includes a laser oscillator 31, an optical fiber 32, and an optical system 34. A schematic diagram is shown in FIG. The laser oscillator 31 is a device that oscillates a laser serving as a welding heat source. The type of laser used for laser welding by the welding apparatus 30 is not particularly limited as long as it can be transmitted by the optical fiber 32, and it is sufficient that such a laser can be oscillated. Examples thereof include an oscillator such as a YAG laser, a disk laser, and a fiber laser. These are excited by an excitation energy source such as a semiconductor laser to emit laser light. Thus, it is possible to perform welding efficiently by using a laser that can be transmitted through an optical fiber and can obtain a high output. The laser output is not particularly limited, but the effect becomes more remarkable as the output is higher.

レーザ発振機31としては、発振媒体がファイバ状またはディスク状の結晶体であることが好ましい。これによれば、ファイバ状またはディスク状の結晶体は容易に並列配置することが可能であるため、例えば出力6kW以上の高出力を容易に得ることができる。
光ファイバ32は、レーザ発振機31から光学系34にレーザを伝送する手段である。光ファイバ32の適用により容易にレーザを伝送することができ、維持も容易なレーザ溶接装置10を提供できる。光ファイバの径は特に限定されるものではないが、通常1.0mm以下のものが用いられ、集光光学系のサイズとエネルギ密度の観点から径は小さい方がよく、0.6mm以下であることが好ましい。さらに好ましくは0.2mm以下である。
In the laser oscillator 31, the oscillation medium is preferably a fiber or disk crystal. According to this, since the fiber-like or disk-like crystals can be easily arranged in parallel, for example, a high output of 6 kW or more can be easily obtained.
The optical fiber 32 is means for transmitting a laser from the laser oscillator 31 to the optical system 34. By applying the optical fiber 32, it is possible to provide a laser welding apparatus 10 that can easily transmit a laser and can be easily maintained. The diameter of the optical fiber is not particularly limited, but a fiber having a diameter of 1.0 mm or less is usually used, and the diameter is preferably smaller from the viewpoint of the size and energy density of the condensing optical system, and is 0.6 mm or less. It is preferable. More preferably, it is 0.2 mm or less.

光学系34は、光ファイバの出力端33に接続され、伝送されたレーザを導入し、該レーザを溶接に適するように制御して溶接部に出射する手段である。光学系34にはコリメートレンズ35と集光レンズ36とが含まれ、上述した光ファイバ32の径、および両レンズ35、36の焦点距離の比により焦点径が決まる。例えば、ファイバ径をDfiber、コリメートレンズの焦点距離をF1、集光レンズの焦点距離をF2としたときに、焦点位置におけるスポット径Dsは、Ds=Dfiber・(F2/F1)で表される。   The optical system 34 is connected to the output end 33 of the optical fiber, is a means for introducing the transmitted laser, controlling the laser to be suitable for welding, and emitting it to the welded portion. The optical system 34 includes a collimating lens 35 and a condensing lens 36, and the focal diameter is determined by the above-described diameter of the optical fiber 32 and the ratio of the focal lengths of both the lenses 35 and 36. For example, when the fiber diameter is Dfiber, the focal length of the collimating lens is F1, and the focal length of the condenser lens is F2, the spot diameter Ds at the focal position is expressed by Ds = Dfiber · (F2 / F1).

次に、第二の形態に係るレーザ溶接装置110について説明する。図4は、レーザ溶接装置110の構成を模式的に表した図である。レーザ溶接装置110は、フレーム11、切断手段12、上下一対の前方整形ロール20、整形ロール気体噴射手段としての前方気体噴射ノズル21、レーザ溶接手段30、上下一対の後方整形ロール40、整形ロール気体噴射手段としての後方気体噴射ノズル41、および溶接部気体噴射手段としての溶接部気体噴射ノズル117を備えている。なお、以下の説明では、溶接部気体噴射ノズル117以外の構成は第一の形態と同様であり省略する。   Next, the laser welding apparatus 110 according to the second embodiment will be described. FIG. 4 is a diagram schematically showing the configuration of the laser welding apparatus 110. The laser welding apparatus 110 includes a frame 11, a cutting means 12, a pair of upper and lower front shaping rolls 20, a front gas injection nozzle 21 as a shaping roll gas injection means, a laser welding means 30, a pair of upper and lower rear shaping rolls 40, and a shaping roll gas. A rear gas injection nozzle 41 as an injection unit and a welded part gas injection nozzle 117 as a welded part gas injection unit are provided. In the following description, the configuration other than the welded part gas injection nozzle 117 is the same as that of the first embodiment and is omitted.

溶接部気体噴射ノズル117は、いわゆる噴射口を備える通常のノズルであり、その噴射口から気体を所定の方向に向けて噴射することができるものである。ここでノズルの種類は特に限定されるものではなく、あらゆる形態のノズルを適用することが可能である。これには例えば矩形の噴射口を有するフラットノズルや円管による丸管ノズル等を挙げることができる。   The welded part gas injection nozzle 117 is a normal nozzle having a so-called injection port, and is capable of injecting gas in a predetermined direction from the injection port. Here, the type of nozzle is not particularly limited, and any form of nozzle can be applied. Examples thereof include a flat nozzle having a rectangular injection port and a round tube nozzle made of a circular tube.

図5に、溶接部気体噴射ノズル117の配置等について説明する図を示した。図5からわかるように、溶接部気体噴射ノズル117は、レーザ溶接手段30の近傍に配置される。図5に符号Pで示した破線は溶接部気体噴射ノズル117の気体噴射方向の軸線、符号Qで示した点線で囲まれた範囲は噴流が流れる領域を示している。符号Pkは溶接部気体噴射ノズル117の噴射口の下端に沿う延長線を示し、符号Qで示した噴流の流れる領域の下端と概ね一致する。また、符号Rで示した部位は被溶接材である鋼板1における溶融池Rが形成される部位である。このように、溶接装置110では、溶接部気体噴射ノズル117の軸線Pおよび上記延長線Pkが溶融池Rの真上を通るように構成されるとともに、該軸線Pおよび延長線Pkが鋼板1の上面に略平行である。   FIG. 5 shows a diagram for explaining the arrangement of the weld gas injection nozzle 117 and the like. As can be seen from FIG. 5, the weld gas injection nozzle 117 is disposed in the vicinity of the laser welding means 30. A broken line indicated by a symbol P in FIG. 5 indicates an axis in the gas injection direction of the welded portion gas injection nozzle 117, and a range surrounded by a dotted line indicated by a symbol Q indicates a region where the jet flows. Reference sign Pk indicates an extension line along the lower end of the injection port of the welded part gas injection nozzle 117 and substantially coincides with the lower end of the region where the jet flow indicated by reference sign Q. Moreover, the site | part shown with the code | symbol R is a site | part in which the molten pool R in the steel plate 1 which is a to-be-welded material is formed. As described above, the welding apparatus 110 is configured such that the axis P of the weld gas injection nozzle 117 and the extension line Pk pass right above the molten pool R, and the axis P and the extension line Pk are It is substantially parallel to the upper surface.

当該軸線Pおよび延長線Pkと溶接方向とは必ずしも一致する必要はないが、より効率的なスパッタ付着防止のため、軸線Pおよび延長線Pkと溶接方向とは一致することが好ましい。また、図5に示した溶接部気体噴射ノズル117のように延長線Pkが鋼板1の上面に平行になるように配置する場合の他、図6に、溶接部気体噴射ノズル117’、延長線P’k、または溶接部気体噴射ノズル117’’、延長線P’’kで示したように配置しても良い。すなわち、溶接部気体噴射ノズル117’は延長線P’kが延長線Pkに対して上向きにθ’傾いており、溶接部気体噴射ノズル117’’は延長線P’’kが延長線Pkに対して下向きにθ’’傾くように配置されている。ここでθ’、θ’’の大きさは特に限定されるものではないが、噴射ノズルの配置等の観点からθ’、θ’’ともに0度以上30度以下であることが好ましく、特にθ’’が0度以上20度以下であることがさらに好ましい。   The axis P and the extension line Pk do not necessarily need to coincide with the welding direction, but it is preferable that the axis P and the extension line Pk coincide with the welding direction in order to prevent spatter adhesion more efficiently. Further, in addition to the case where the extension line Pk is arranged so as to be parallel to the upper surface of the steel plate 1 as in the welding part gas injection nozzle 117 shown in FIG. 5, the welding part gas injection nozzle 117 ′, extension line is shown in FIG. 6. You may arrange | position as shown by P'k or welding part gas injection nozzle 117 '', and extension line P''k. That is, the extension gas P′k of the welded part gas injection nozzle 117 ′ is inclined θ ′ upward with respect to the extension line Pk, and the extension gas P ″ k of the welded part gas injection nozzle 117 ″ extends to the extension line Pk. It is arranged so as to incline θ ″ downward. Here, the magnitudes of θ ′ and θ ″ are not particularly limited, but both θ ′ and θ ″ are preferably 0 degrees or more and 30 degrees or less from the viewpoint of the arrangement of the injection nozzles, and in particular, θ More preferably, ″ is 0 degree or more and 20 degrees or less.

溶接部気体噴射ノズル117の幅(溶接進行方向と鋼板の板厚方向に直交する方向の噴射口幅)は、溶融池Rを覆うことのできるように、鋼板1表面位置における溶融池Rの幅の1倍程度以上とする。好ましくは3倍以上である。噴射ノズルの厚さ(幅に直角方向の噴射口寸法)は、噴射流量や噴射圧力により適宜設定される。   The width of the welded portion gas injection nozzle 117 (the width of the injection port in the direction orthogonal to the welding progress direction and the plate thickness direction of the steel plate) is the width of the molten pool R at the surface position of the steel plate 1 so as to cover the molten pool R. 1 times or more. Preferably it is 3 times or more. The thickness of the injection nozzle (the size of the injection port perpendicular to the width) is appropriately set depending on the injection flow rate and the injection pressure.

溶接部気体噴射ノズル117の高さ方向(図5、図6の紙面上下方向)位置は、後述するように溶接部気体噴射ノズル117の噴射口の下端に沿う延長線Pk、P’k、P’’kと、溶融池Rとの垂直距離(図5、図6にSで示した距離)が3mm以下となるように調整されることが好ましい。   The height direction of the welded part gas injection nozzle 117 (the vertical direction in FIG. 5 and FIG. 6) is extended lines Pk, P′k, P along the lower end of the injection port of the welded part gas injection nozzle 117 as will be described later. It is preferable that the vertical distance between ″ k and the molten pool R (the distance indicated by S in FIGS. 5 and 6) be adjusted to 3 mm or less.

図7は、溶接部気体噴射ノズルの形状例である溶接部気体噴射ノズル127を説明するための図で、図7(a)は溶接部気体噴射ノズル127を噴射口側から見た図、図7(b)は、溶接部気体噴射ノズル127が溶接装置に取り付けられた姿勢で上面側から見た図で、軸線や噴流を模式的に表している。図7からわかるように、溶接部気体噴射ノズル127は、基部127aに2つの並列する噴射口127b、127cを有していることが特徴である。従って溶接部気体噴射ノズル127は2つの軸線P2、P3を有する2つの噴流Q2、Q3を出射することが可能である。ここで溶接部気体噴射ノズル127の溶接装置への配置は、各噴射口127b、127cが被溶接材の面から同じ高さ位置となるように配置される。また、2つの軸線P2、P3の中間線であるP4が溶融部の真上を通るように設置される。そしてこの場合にも溶接部気体噴射ノズル127の噴射口127b、127cの下端に沿う延長線と、溶融池との垂直距離は3mm以下となるように調整されることが好ましい。   FIG. 7 is a view for explaining a welded part gas injection nozzle 127 which is a shape example of the welded part gas injection nozzle, and FIG. 7A is a view of the welded part gas injection nozzle 127 as seen from the injection port side. 7 (b) is a view as seen from the upper surface side in a posture in which the weld gas injection nozzle 127 is attached to the welding apparatus, and schematically shows an axis and a jet flow. As can be seen from FIG. 7, the welded part gas injection nozzle 127 is characterized in that the base part 127a has two parallel injection holes 127b and 127c. Therefore, the weld gas injection nozzle 127 can emit two jets Q2 and Q3 having two axes P2 and P3. Here, the welding portion gas injection nozzle 127 is arranged in the welding apparatus so that the injection ports 127b and 127c are at the same height position from the surface of the material to be welded. Moreover, it installs so that P4 which is an intermediate line of two axial lines P2 and P3 may pass just above a fusion | melting part. Also in this case, it is preferable that the vertical distance between the extension line along the lower ends of the injection ports 127b and 127c of the welded portion gas injection nozzle 127 and the molten pool is adjusted to be 3 mm or less.

図7(a)において、Liで示した噴射口の内側の間隔は、溶融池幅に対し狭くなり過ぎると、溶融池直上の噴射速度が大きく、溶融池から溶融金属が流出してスパッタが増加し、逆に溶融池幅よりも広いと、溶融池から飛散するスパッタを吹き飛ばすことができないため、溶融池幅に対し0.5倍以上1倍以下とすることが好ましい。また、Loで示した噴射口の外側の間隔は溶融池を覆うことのできるように、溶融池幅の1倍以上で、好ましくは3倍以上である。   In FIG. 7A, if the interval inside the injection port indicated by Li becomes too narrow with respect to the molten pool width, the injection speed immediately above the molten pool increases, and the molten metal flows out of the molten pool and the spatter increases. On the contrary, if the width is larger than the molten pool width, the spatter scattered from the molten pool cannot be blown off, and therefore it is preferably 0.5 times or more and 1 time or less with respect to the molten pool width. Moreover, the space | interval of the outer side of the injection nozzle shown by Lo is 1 time or more of a molten pool width, Preferably it is 3 times or more so that a molten pool can be covered.

次に、1つの形態にかかる溶接方法について説明する。判りやすさのため、ここでは上記した溶接装置10、110を用いて溶接することを説明するが、本形態の溶接方法はこれに限定されることはなく、効果を奏するあらゆる装置を用いることができる。   Next, a welding method according to one embodiment will be described. For the sake of clarity, here, welding using the above-described welding apparatuses 10 and 110 will be described. However, the welding method of the present embodiment is not limited to this, and any apparatus that has an effect can be used. it can.

第一の形態にかかる溶接方法M1は、例えば第一の形態に係る溶接装置10を用いて溶接されることによりおこなわれる。すなわち、溶接方法M1は、突き合わせられた鋼板1にレーザビームを照射して溶接する際において、前方気体噴射ノズル21は、上部前方整形ロール20aに噛みこまれる直前の被溶接材の表面に気体を所定の方向に吹き付ける。一方、後方気体噴射ノズル41は、上部後方整形ロール40aに噛みこまれる直前の被溶接材の表面に気体を所定の方向に吹き付ける。ここで所定の方向は、当該吹き付けによりスパッタを鋼板上から除外するように気流を形成して気体を吹き付ける方向である。当該気流により上部前方整形ロール20a、および上部後方整形ロール40aの軌道上からスパッタを除去できればよい。ただし、スパッタを鋼板上から完全に除外することが最も好ましい。これにより、上部前方整形ロール20aおよび上部後方整形ロール40aに噛み込まれるスパッタが抑制され、被溶接材の凹み疵の発生が抑制される。   The welding method M1 concerning a 1st form is performed by welding, for example using the welding apparatus 10 which concerns on a 1st form. That is, in the welding method M1, when the welded steel sheet 1 is irradiated with a laser beam and welded, the front gas injection nozzle 21 applies gas to the surface of the material to be welded immediately before being bitten by the upper front shaping roll 20a. Spray in a predetermined direction. On the other hand, the rear gas injection nozzle 41 blows gas in a predetermined direction on the surface of the material to be welded immediately before being bitten by the upper rear shaping roll 40a. Here, the predetermined direction is a direction in which gas is blown by forming an air flow so as to exclude spatter from the steel plate by the blowing. It suffices if the spatter can be removed from the tracks of the upper front shaping roll 20a and the upper rear shaping roll 40a by the air flow. However, it is most preferable to completely exclude spatter from the steel sheet. Thereby, the sputter | spatter biting into the upper front shaping roll 20a and the upper rear shaping roll 40a is suppressed, and generation | occurrence | production of the dent flaw of a to-be-welded material is suppressed.

気体を吹き付ける範囲は、図2(c)に、Eで示した斜線の領域を含む範囲とするのが望ましい。すなわち、斜線の領域Eは、溶接方向に上部前方整形ロール20aの中心線から溶接前方に向かって(図2(c)にFで示した方向)、ロール径Lの1倍程度であり、溶接直角方向(図2(c)にGで示した方向)にはロールセンタを中央に、ロール幅Wの3倍程度とするのが望ましい。また傾斜角θ1は30°以上60°以下で、傾斜角θ2は45°以上90°以下であることが望ましい。   The range in which the gas is blown is desirably a range including the hatched area indicated by E in FIG. That is, the hatched area E is about one time the roll diameter L from the center line of the upper front shaping roll 20a in the welding direction toward the front of the welding (the direction indicated by F in FIG. 2C). In the perpendicular direction (the direction indicated by G in FIG. 2C), it is desirable to set the roll center at the center and about three times the roll width W. Further, it is desirable that the inclination angle θ1 is 30 ° to 60 ° and the inclination angle θ2 is 45 ° to 90 °.

吹き付ける気体の種類は特に限定されるものではないが、圧縮空気や不活性ガスなどを用いることができる。吹き付けの条件としては例えば圧縮空気で圧力0.3MPa以上0.7MPa以下で流量100L/分以上300L/分以下であることが望ましい。なお、上記説明は、上部前方整形ロール20aと上部後方整形ロール40aの両方を備え、前方気体噴射ノズル21と後方気体噴射ノズル41の両方を用いる場合であるが、必ずしもこの形態に限定されるものではない。いずれか一方でもよい。   Although the kind of gas to spray is not specifically limited, Compressed air, an inert gas, etc. can be used. The conditions for spraying are preferably, for example, compressed air, a pressure of 0.3 MPa to 0.7 MPa, and a flow rate of 100 L / min to 300 L / min. In addition, although the said description is a case where both the upper front shaping roll 20a and the upper rear shaping roll 40a are provided and both the front gas injection nozzle 21 and the back gas injection nozzle 41 are used, it is not necessarily limited to this form. is not. Either one is acceptable.

また、ここでは、上部前方整形ロール20a、上部後方整形ロール40aについてのみ説明したが、鋼板の下面(裏面)におけるスパッタ除去の観点から、下部前方整形ロール20bや下部後方整形ロール40bの両側にも気体噴射ノズルを設け、同様に鋼板を噛み込む直前の鋼板の下面(裏面)に向けて気体を噴射することが望ましい。   Here, only the upper front shaping roll 20a and the upper rear shaping roll 40a have been described. However, from the viewpoint of removing spatter on the lower surface (back surface) of the steel plate, the lower front shaping roll 20b and the lower rear shaping roll 40b are also provided on both sides. It is desirable to provide a gas injection nozzle and inject gas toward the lower surface (back surface) of the steel plate just before biting the steel plate.

第二の形態に係る溶接方法M2は、例えば第二の形態に係る溶接装置110を用いて行われる。すなわち、溶接方法M2では、溶接方法M1に加えて、レーザビームの照射により形成される溶融池Rから飛散するスパッタに向け、溶融池Rの直上を横切って気体を噴射する。例えば、溶接部気体噴射ノズル117の噴射口下端に沿う延長線Pkと、溶接池Rとの垂直距離(図5、6のS)が3mm以内とするのが望ましい。これにより、スパッタとして飛散した溶融金属は、噴流の方向に吹き飛ばされる。その結果、スパッタが被溶接材の表面に付着するまでの飛散時間が長くなり、スパッタの表面が十分に冷却される。また、溶融池Rからより離れた、鋼板温度が低い部分に飛散するため、鋼板表面への固着が抑制される。すなわち固着スパッタの数が大幅に減少するため、固着スパッタの整形ロールへの巻き込みが抑制される。噴流は、溶融池Rの上面に対してほぼ水平であることが好ましいが、これに限定されることはなく、溶融池の上面に対して離れる、または近づく方向に角度を有していてもよい。なお、噴流が溶融池に吹きかけられると、溶融金属が流出してスパッタが増加するため、後方整形ロール40が備えられている場合は、噴流により飛ばされたスパッタが後方整形ロール40に衝突し、ロールと溶接材に巻き込まれるので、これを防ぐために気体の噴射方向は溶接方向前方とすることが望ましい。   The welding method M2 which concerns on a 2nd form is performed using the welding apparatus 110 which concerns on a 2nd form, for example. That is, in the welding method M2, in addition to the welding method M1, gas is injected across the molten pool R toward the spatter scattered from the molten pool R formed by laser beam irradiation. For example, it is desirable that the vertical distance (S in FIGS. 5 and 6) between the extension line Pk along the lower end of the injection port of the weld gas injection nozzle 117 and the weld pool R is within 3 mm. Thereby, the molten metal scattered as spatter is blown off in the direction of the jet. As a result, the scattering time until the spatter adheres to the surface of the material to be welded is prolonged, and the surface of the sputter is sufficiently cooled. Moreover, since it scatters to the part where the steel plate temperature is further away from the molten pool R, the sticking to the steel plate surface is suppressed. That is, since the number of fixed spatters is greatly reduced, the entanglement of fixed spatters on the shaping roll is suppressed. The jet is preferably substantially horizontal with respect to the upper surface of the molten pool R, but is not limited thereto, and may have an angle in a direction away from or closer to the upper surface of the molten pool. . When the jet is blown to the molten pool, the molten metal flows out and spatter increases, so when the rear shaping roll 40 is provided, the sputter blown by the jet collides with the rear shaping roll 40, Since it is caught in a roll and a welding material, in order to prevent this, it is desirable that the gas injection direction is the front in the welding direction.

なお、ここまで被溶接材として鋼材を例に説明したが、これに限定されることはなく、ステンレス鋼、チタン、アルミニウム等の他の金属の板材にも適用可能である。   In addition, although steel material was demonstrated to the example as a to-be-welded material so far, it is not limited to this, It can apply also to plate materials of other metals, such as stainless steel, titanium, and aluminum.

次に実施例によりさらに詳しく説明する。ただし、本発明は実施例に限定されるものではない。   Next, the embodiment will be described in more detail. However, the present invention is not limited to the examples.

実施例では、図4に示した基本構成を備えるレーザ溶接装置を用いて、様々な条件で鋼板の突き合わせ溶接を行い、そのときのスパッタ付着状況を評価した。   In the examples, using a laser welding apparatus having the basic configuration shown in FIG. 4, butt welding of steel sheets was performed under various conditions, and the sputter adhesion state at that time was evaluated.

<条件>
各例における共通の条件は次の通りである。
・供試鋼板(供試金属板):低炭素鋼(C:0.02質量%)、板厚6.0mm
・溶接長:1250mm
・レーザ発振機:ファイバレーザ発振機、出力10kW
・コリメートレンズ:焦点距離125mm
・集光レンズ:焦点距離200mm
・スポット条件:デフォーカス量5mm
・溶接速度:3.4m/分
<Conditions>
The common conditions in each example are as follows.
-Test steel plate (test metal plate): low carbon steel (C: 0.02 mass%), plate thickness 6.0 mm
・ Welding length: 1250 mm
・ Laser oscillator: Fiber laser oscillator, output 10kW
-Collimating lens: Focal length 125mm
・ Condenser lens: focal length 200mm
・ Spot condition: Defocus amount 5mm
・ Welding speed: 3.4 m / min

ここで、前方気体噴射ノズル21および後方気体噴射ノズル41として、内径4mm、外径6mmの丸管ノズルを用いた。傾斜角は、図2におけるθ1を45°、θ2を45°として取付け、0.5MPaの圧縮空気を噴射量100L/分で噴射した。   Here, as the front gas injection nozzle 21 and the rear gas injection nozzle 41, round tube nozzles having an inner diameter of 4 mm and an outer diameter of 6 mm were used. The inclination angle was set so that θ1 in FIG. 2 was 45 ° and θ2 was 45 °, and compressed air of 0.5 MPa was injected at an injection amount of 100 L / min.

噴射ノズルは、図7に示した溶接部気体噴射ノズル127とし内径4mm、外径6mmの丸管2本を水平方向に隣接した丸管隣接ノズルを被溶接材表面にほぼ平行に、かつ、噴射ノズル先端位置がレーザ光路より12mm離れた位置となるように配置した。噴射ノズル下端の延長線と溶融池との距離は2mmとし、噴流が溶融池直上を横切るように0.5MPaの圧縮空気を噴射量100L/分で噴射した。なお、溶融池直上の噴射速度が大きいと、溶融池から溶融金属が流出し、スパッタが増加するが、この丸管隣接ノズルを使用することで、噴流の横断面において中央の速度が遅い速度分布をえることができるので溶融池からのスパッタの飛散を抑制することができる。   The injection nozzle is the welded part gas injection nozzle 127 shown in FIG. 7, and two round tubes having an inner diameter of 4 mm and an outer diameter of 6 mm are adjacent to each other in the horizontal direction. The nozzle tip position was arranged so as to be 12 mm away from the laser beam path. The distance between the extension line of the lower end of the injection nozzle and the molten pool was 2 mm, and 0.5 MPa of compressed air was injected at an injection amount of 100 L / min so that the jet flow crossed directly above the molten pool. Note that if the injection speed directly above the molten pool is large, molten metal flows out of the molten pool and spatter increases, but by using this nozzle adjacent to the round tube, the velocity distribution at the center is slow in the cross section of the jet. Therefore, it is possible to suppress spatter scattering from the molten pool.

<評価>
溶接の評価は、溶接を10回行い、被溶接材へのスパッタの押込まれた回数で行った。押込まれた回数が、0回は「◎」、1乃至2回は「○」、3乃至5回は「△」、6乃至10回は「×」の4水準で評価し、前から順に、「特に良好」、「良好」、「可」、「不良」とした。結果を表1に示す。
<Evaluation>
Welding was evaluated by the number of times welding was performed 10 times and spatter was pushed into the material to be welded. The number of times of pressing was evaluated with 4 levels of “◎” for 0 times, “◯” for 1 to 2 times, “△” for 3 to 5 times, “×” for 6 to 10 times, “Especially good”, “good”, “good”, “bad”. The results are shown in Table 1.

Figure 0005692293
Figure 0005692293

表1からわかるように、No.2からNo.7の溶接では、いずれも被溶接材へのスパッタ付着回数を少なく抑えることができ、「可」以上であった。前方気体噴射ノズルおよび後方気体噴射ノズルのいずれかを用いると「可」で、両方を用いると「良好」で、さらに溶接部気体噴射ノズルを用いると「特に良好」であった。   As can be seen from Table 1, in the welding from No. 2 to No. 7, the number of spatter adhesion to the welded material could be suppressed to a small value, which was “OK” or more. When either the front gas injection nozzle or the rear gas injection nozzle was used, it was “OK”, when both were used, “good”, and when the welded part gas injection nozzle was used, “particularly good”.

以上、現時点において実践的であり、かつ好ましいと思われる形態に関連して本発明を説明したが、本発明は本願明細書中に開示された形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲および明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う、レーザ溶接方法、およびその装置も本発明の技術的範囲に包含されるものとして理解されなければならない。   The present invention has been described above in relation to forms that are practical and preferred at the present time. However, the present invention is not limited to the forms disclosed in the specification of the present application. In addition, the laser welding method and the apparatus can be appropriately changed without departing from the gist or the idea of the invention that can be read from the entire specification, and the laser welding method and the apparatus accompanying such a change are also understood to be included in the technical scope of the present invention. It must be.

10 レーザ溶接装置
20 前方整形ロール
20a 上部前方整形ロール
20b 下部前方整形ロール
21 前方気体噴射ノズル(整形ロール気体噴射手段)
30 溶接手段
40 後方整形ロール
40a 上部後方整形ロール
40b 下部後方整形ロール
41 後方気体噴射ノズル(整形ロール気体噴射手段)
110 レーザ溶接装置
117 溶接部気体噴射ノズル(溶接部気体噴射手段)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Laser welding apparatus 20 Front shaping roll 20a Upper front shaping roll 20b Lower front shaping roll 21 Front gas injection nozzle (shaping roll gas injection means)
30 welding means 40 rear shaping roll 40a upper rear shaping roll 40b lower rear shaping roll 41 rear gas injection nozzle (shaped roll gas injection means)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 110 Laser welding apparatus 117 Welding part gas injection nozzle (welding part gas injection means)

Claims (9)

複数の金属板の端部同士を突き合わせ、突き合わせた前記金属板の突き合わせ部分にレーザビームを照射して前記突き合わせ部分を溶接して溶接部を有する溶接金属板を得る金属板のレーザ溶接方法であって、
溶接前の前記突き合わせ部分を板厚の上下方向から押圧することにより前記突き合わせ部分の前記金属板表裏面を整形する前方整形ロールに噛み込む直前の前記金属板の表面に気体を噴射し、および/または溶接後の前記溶接部を板厚の上下方向から押圧することによって前記溶接部を整形する後方整形ロールに噛み込む直前の前記金属板の表面に向けて気体を噴射して、前記金属板上のスパッタを吹き飛ばしながら前記レーザビームを照射して溶接し、
さらに、前記レーザビームの照射により形成される前記金属板の溶融池から飛散するスパッタに向けて、溶接部気体噴射ノズルから前記溶融池の直上を横切って気体を噴射するものであり、
前記溶接部気体噴射ノズルは、当該溶接部気体噴射ノズルの噴射口の下端に沿う延長線と、前記溶融池との垂直距離が3mm以下となるように配置されていることを特徴とする金属板のレーザ溶接方法。
This is a metal plate laser welding method in which end portions of a plurality of metal plates are butted against each other, and a laser beam is irradiated to the butted portions of the butted metal plates to weld the butted portions to obtain a weld metal plate having a welded portion. And
Injecting gas onto the surface of the metal plate immediately before it is engaged with a front shaping roll for shaping the front and back surfaces of the metal plate of the butted portion by pressing the butted portion before welding from the vertical direction of the plate thickness, and / or Alternatively, gas is injected onto the surface of the metal plate immediately before being bitten by a rear shaping roll that shapes the welded portion by pressing the welded portion after welding from the vertical direction of the plate thickness. Irradiating and welding the laser beam while blowing off the sputter of
Furthermore, toward the spatter scattered from the molten pool of the metal plate formed by the irradiation of the laser beam, the gas is jetted across the weld pool from the weld gas jet nozzle,
The welded part gas injection nozzle is disposed so that a vertical distance between an extension line along the lower end of the injection port of the welded part gas injection nozzle and the molten pool is 3 mm or less. Laser welding method.
前記溶接部気体噴射ノズルは、当該溶接部気体噴射ノズルの基部に2つの並列する気体の噴射口を有するものである請求項1に記載の金属板のレーザ溶接方法。   2. The metal plate laser welding method according to claim 1, wherein the welded part gas injection nozzle has two parallel gas injection holes at a base of the welded part gas injection nozzle. 複数の金属板の端部同士を突き合わせ、突き合わせた前記金属板の突き合わせ部分にレーザビームを照射して前記突き合わせ部分を溶接して溶接部を有する溶接金属板を得る金属板のレーザ溶接方法であって、
溶接前の前記突き合わせ部分を板厚の上下方向から押圧することにより前記突き合わせ部分の前記金属板表裏面を整形する前方整形ロールに噛み込む直前の前記金属板の表面に気体を噴射し、および/または溶接後の前記溶接部を板厚の上下方向から押圧することによって前記溶接部を整形する後方整形ロールに噛み込む直前の前記金属板の表面に向けて気体を噴射して、前記金属板上のスパッタを吹き飛ばしながら前記レーザビームを照射して溶接し、
さらに、前記レーザビームの照射により形成される前記金属板の溶融池から飛散するスパッタに向けて、溶接部気体噴射ノズルから前記溶融池の直上を横切って気体を噴射するものであり、
前記溶接部気体噴射ノズルは、当該溶接部気体噴射ノズルの基部に2つの並列する気体の噴射口を有するものであることを特徴とする金属板のレーザ溶接方法。
This is a metal plate laser welding method in which end portions of a plurality of metal plates are butted against each other, and a laser beam is irradiated to the butted portions of the butted metal plates to weld the butted portions to obtain a weld metal plate having a welded portion. And
Injecting gas onto the surface of the metal plate immediately before it is engaged with a front shaping roll for shaping the front and back surfaces of the metal plate of the butted portion by pressing the butted portion before welding from the vertical direction of the plate thickness, and / or Alternatively, gas is injected onto the surface of the metal plate immediately before being bitten by a rear shaping roll that shapes the welded portion by pressing the welded portion after welding from the vertical direction of the plate thickness. Irradiating and welding the laser beam while blowing off the sputter of
Furthermore, toward the spatter scattered from the molten pool of the metal plate formed by the irradiation of the laser beam, the gas is jetted across the weld pool from the weld gas jet nozzle,
The welded gas injection nozzle has two parallel gas injection ports at the base of the welded gas injection nozzle.
前記2つの並列する噴射口の内側の間隔は、前記溶融池の幅に対して0.5倍以上1倍以下であることを特徴とする請求項2または請求項3に記載の金属板のレーザ溶接方法。   4. The metal plate laser according to claim 2, wherein an interval between the two parallel jet nozzles is 0.5 to 1 times the width of the molten pool. Welding method. 複数の金属板の端部同士を突き合わせ、突き合わせた前記金属板の突き合わせ部分にレーザビームを照射して前記突き合わせ部分を溶接して溶接部を有する溶接金属板を得る金属板のレーザ溶接装置であって、
前記レーザビームを発振する発振機と、該発振機から放出される前記レーザビームを伝送する光ファイバと、前記光ファイバが接続された光学系を有するレーザ溶接機本体と、を備え、
前記突き合わせ部分を板厚の上下方向から押圧することにより前記突き合わせ部分の金属板表面を整形する前方整形ロール、および/または前記溶接部を板厚の上下方向から押圧することによって前記溶接部を整形する後方整形ロールを具備し、
さらに、前記前方整形ロール、および前記後方整形ロールの少なくとも一方には、該前方整形ロール、または前記後方整形ロールに噛み込む直前の前記金属板の表面に向けて気体を噴射する整形ロール気体噴射手段を有し、
さらに、前記レーザビームの照射により形成される前記金属板の溶融池から飛散するスパッタに向け前記溶融池の直上を横切って気体を噴射する溶接部気体噴射ノズルを有し、
前記溶接部気体噴射ノズルは、当該溶接部気体噴射ノズルの噴射口の下端に沿う延長線と、前記溶融池との垂直距離が3mm以下であることを特徴とする金属板のレーザ溶接装置。
A metal plate laser welding apparatus that abuts end portions of a plurality of metal plates, irradiates the butted portions of the abutted metal plates with a laser beam and welds the abutted portions to obtain a weld metal plate having a welded portion. And
An oscillator that oscillates the laser beam, an optical fiber that transmits the laser beam emitted from the oscillator, and a laser welder body having an optical system to which the optical fiber is connected,
A front shaping roll that shapes the metal plate surface of the abutting portion by pressing the abutting portion from the vertical direction of the plate thickness, and / or the welding portion is shaped by pressing the welded portion from the vertical direction of the plate thickness. Comprising a rear shaping roll,
Further, at least one of the front shaping roll and the rear shaping roll is shaped roll gas jetting means for jetting gas toward the front shaping roll or the surface of the metal plate just before biting into the rear shaping roll. Have
Furthermore, it has a weld gas injection nozzle that injects gas across the molten pool toward the spatter scattered from the molten pool of the metal plate formed by irradiation of the laser beam,
The welding part gas injection nozzle is a metal plate laser welding apparatus, wherein a vertical distance between an extension line along a lower end of an injection port of the welding part gas injection nozzle and the molten pool is 3 mm or less.
前記溶接部気体噴射ノズルは、当該溶接部気体噴射ノズルの基部に2つの並列する噴射口を有するものである請求項5に記載の金属板のレーザ溶接装置。   6. The laser welding apparatus for a metal plate according to claim 5, wherein the welded part gas injection nozzle has two parallel injection holes at a base part of the welded part gas injection nozzle. 複数の金属板の端部同士を突き合わせ、突き合わせた前記金属板の突き合わせ部分にレーザビームを照射して前記突き合わせ部分を溶接して溶接部を有する溶接金属板を得る金属板のレーザ溶接装置であって、
前記レーザビームを発振する発振機と、該発振機から放出される前記レーザビームを伝送する光ファイバと、前記光ファイバが接続された光学系を有するレーザ溶接機本体と、を備え、
前記突き合わせ部分を板厚の上下方向から押圧することにより前記突き合わせ部分の金属板表面を整形する前方整形ロール、および/または前記溶接部を板厚の上下方向から押圧することによって前記溶接部を整形する後方整形ロールを具備し、
さらに、前記前方整形ロール、および前記後方整形ロールの少なくとも一方には、該前方整形ロール、または前記後方整形ロールに噛み込む直前の前記金属板の表面に向けて気体を噴射する整形ロール気体噴射手段を有し、
さらに、前記レーザビームの照射により形成される前記金属板の溶融池から飛散するスパッタに向け前記溶融池の直上を横切って気体を噴射する溶接部気体噴射ノズルを有し、
前記溶接部気体噴射ノズルは、当該溶接部気体噴射ノズルの基部に2つの並列する噴射口を有するものであることを特徴とする金属板のレーザ溶接装置。
A metal plate laser welding apparatus that abuts end portions of a plurality of metal plates, irradiates the butted portions of the abutted metal plates with a laser beam and welds the abutted portions to obtain a weld metal plate having a welded portion. And
An oscillator that oscillates the laser beam, an optical fiber that transmits the laser beam emitted from the oscillator, and a laser welder body having an optical system to which the optical fiber is connected,
A front shaping roll that shapes the metal plate surface of the abutting portion by pressing the abutting portion from the vertical direction of the plate thickness, and / or the welding portion is shaped by pressing the welded portion from the vertical direction of the plate thickness. Comprising a rear shaping roll,
Further, at least one of the front shaping roll and the rear shaping roll is shaped roll gas jetting means for jetting gas toward the front shaping roll or the surface of the metal plate just before biting into the rear shaping roll. Have
Furthermore, it has a weld gas injection nozzle that injects gas across the molten pool toward the spatter scattered from the molten pool of the metal plate formed by irradiation of the laser beam,
The welding part gas injection nozzle has two parallel injection holes at the base of the welding part gas injection nozzle.
前記2つの並列する噴射口の内側の間隔は、前記溶融池の幅に対して0.5倍以上1倍以下であることを特徴とする請求項6または請求項7に記載の金属板のレーザ溶接装置。   8. The metal plate laser according to claim 6, wherein an interval between the two parallel injection ports is 0.5 to 1 times the width of the molten pool. Welding equipment. 前記整形ロール気体噴射手段は、前記前方整形ロール、および/または前記後方整形ロールのロール幅方向の両側のそれぞれに配置される請求項5乃至請求項8のいずれかに記載の金属板のレーザ溶接装置。   9. The laser welding of a metal plate according to claim 5, wherein the shaping roll gas injection means is disposed on each of both sides of the front shaping roll and / or the rear shaping roll in the roll width direction. apparatus.
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